本發(fā)明涉及醫(yī)療外科器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及復合涂層人工關(guān)節(jié)及其制備方法。

背景技術(shù)：

人工關(guān)節(jié)是一種人工植入物，其通過外科手術(shù)置換人體中因各種疾病或意外傷害造成無法使用的關(guān)節(jié)。人工關(guān)節(jié)一般由具有良好力學性能的金屬材料制成，但是現(xiàn)有的人工關(guān)節(jié)并不能很好地與體內(nèi)相應(yīng)的周遭組織結(jié)合，而且其中的金屬材料會直接影響關(guān)節(jié)的愈合，更嚴重地，會導致關(guān)節(jié)局部的炎癥反應(yīng)。

因而，現(xiàn)有的人工關(guān)節(jié)亟需改進，以提升人工關(guān)節(jié)的治療效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一在于提供一復合涂層人工關(guān)節(jié)，其可有效促進與其相連的關(guān)節(jié)組織的生長。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，一復合涂層人工關(guān)節(jié)，其包括：人工關(guān)節(jié)；人工關(guān)節(jié)的表面依次附著物理氣相沉積pvd涂層和生長促進納米粒子改性的pvd涂層，其中pvd涂層為alcrn、craln、crn、altin、tialn、tialcrn、tisin、tisialn、tialwn或其混合物構(gòu)成的納米硬質(zhì)涂層，生長促進納米粒子是鈣納米粒子、磷納米粒子、鋅納米粒子或其混合物。

根據(jù)本發(fā)明的另一實施例還提供了復合涂層人工關(guān)節(jié)的制備方法，其包括如下步驟：提供人工關(guān)節(jié)；采用物理氣相沉積pvd工藝在人工關(guān)節(jié)的表面沉積alcrn、craln、crn、altin、tialn、tialcrn、tisin、tisialn、tialwn或其混合物構(gòu)成的納米硬質(zhì)涂層以形成pvd涂層；將生長促進納米粒子導入物理氣相沉積pvd工藝爐中，采用物理氣相沉積pvd工藝在pvd涂層的表面形成生長促進納米粒子改性的pvd涂層，其中生長促進納米粒子是鈣納米粒子、磷納米粒子、鋅納米粒子或其混合物。

本發(fā)明實施例提供了復合涂層人工關(guān)節(jié)及其制備方法，其通過在人工關(guān)節(jié)的表面依次沉積pvd涂層和生長促進納米粒子改性的pvd涂層形成復合涂層人工關(guān)節(jié)，一方面增強了人工關(guān)節(jié)的硬度及耐磨性，另一方面，生長促進納米粒子改性的pvd涂層中的生長促進納米粒子也能有效促進與其相連的關(guān)節(jié)組織的生長及/或傷口的愈合。

附圖說明

圖1所示是根據(jù)本發(fā)明一實施例的復合涂層人工關(guān)節(jié)的主視圖

圖2所示是圖1所示的復合涂層人工關(guān)節(jié)沿a-a'方向的截面放大圖

具體實施方式

為更好的理解本發(fā)明的精神，以下結(jié)合本發(fā)明的部分優(yōu)選實施例對其作進一步說明。

圖1所示是根據(jù)本發(fā)明一實施例的復合涂層人工關(guān)節(jié)的主視圖，圖2所示是圖1所示的復合涂層人工關(guān)節(jié)沿a-a'方向的截面放大圖。

如圖1和2所示，復合涂層人工關(guān)節(jié)100包括人工關(guān)節(jié)10，人工關(guān)節(jié)10的表面10a依次附著pvd涂層12和生長促進納米粒子改性的pvd涂層14。其中，pvd涂層12為包括alcrn、craln、crn、altin、tialn、tialcrn、tisin、tisialn、tialwn或其混合物構(gòu)成的納米硬質(zhì)涂層，生長促進納米粒子改性的pvd涂層14中的生長促進納米粒子由鈣納米粒子、磷納米粒子、鋅納米粒子或其混合物組成。

生長促進納米粒子中的鈣納米粒子、磷納米粒子或鋅納米粒子可以與人工關(guān)節(jié)相連的關(guān)節(jié)組織進行離子交換，不僅縮短了人工關(guān)節(jié)與體內(nèi)與之相連的關(guān)節(jié)組織的結(jié)合時間，還增強了兩者的結(jié)合強度，可以有效促進關(guān)節(jié)組織的生長愈合。

在本發(fā)明的一實施例中，在生長促進納米粒子改性的pvd涂層14中，生長促進納米粒子的重量比例約為5％-40％，粒徑為1nm-100nm。

在本發(fā)明的又一實施例中，pvd涂層12的厚度為1μm-15μm，pvd涂層12的厚度可進一步優(yōu)選為3μm-6μm，pvd涂層12的表面硬度為1500hv-5000hv。pvd涂層12的表面硬度可進一步優(yōu)選為約2000hv-3500hv。

在本發(fā)明的又一實施例中，生長促進納米粒子改性的pvd涂層14的厚度為1μm-15μm，生長促進納米粒子改性的pvd涂層14的厚度可進一步優(yōu)選為3μm-6μm。

在本發(fā)明的又一實施例中，生長促進納米粒子改性的pvd涂層14的表面硬度為1000hv-3000hv。生長促進納米粒子改性的pvd涂層14的表面硬度可進一步優(yōu)選為約1500hv-2500hv。

圖1所示根據(jù)本發(fā)明一實施例的復合涂層人工關(guān)節(jié)100的制備方法包括如下步驟：

提供人工關(guān)節(jié)10；

采用pvd工藝在人工關(guān)節(jié)10的表面10a上沉積alcrn、craln、crn、altin、tialn、tialcrn、tisin、tisialn、tialwn或其混合物構(gòu)成的納米硬質(zhì)涂層以形成pvd涂層12；以及

將由鈣納米粒子、磷納米粒子、鋅納米粒子或其混合物組成的生長促進納米粒子導入pvd工藝爐中，采用pvd工藝在所述pvd涂層12的表面12a形成生長促進納米粒子改性的pvd涂層14。

在本發(fā)明的一實施例中，采用pvd工藝形成pvd涂層12的步驟包括：首先通入純度為99.999％的氬氣，在偏壓為800-1000v的條件下清潔人工關(guān)節(jié)10的表面10a；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣，在偏壓為80-100v的條件下，打開包含用于組成pvd涂層12的金屬的靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)10的表面10a沉積形成pvd涂層12。

在本發(fā)明的一實施例中，采用pvd工藝形成生長促進納米粒子改性的pvd涂層14的步驟包括：繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣，在偏壓為80-100v的條件下，保持包含用于組成pvd涂層12的金屬的靶的開啟狀態(tài)，同時導入包含鈣納米粒子、磷納米粒子、鋅納米粒子或其混合物的生長促進納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層12的表面12a沉積形成生長促進納米粒子改性的pvd涂層14。

本發(fā)明實施例可通過常規(guī)的pvd設(shè)備采用常規(guī)的pvd工藝形成pvd涂層12和生長促進納米粒子改性的pvd涂層14。

以下結(jié)合本發(fā)明的部分更優(yōu)選實施例對其作進一步說明。

實施例1

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開cral靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積alcrn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持cral靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鈣納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的鈣納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例2

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開cral靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積alcrn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持cral靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的磷納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的磷納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例3

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的磷納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的磷納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例4

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鋅納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的鋅納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例5

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鈣納米粒子和鋅納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的生長促進納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例6

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鈣納米粒子和磷納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的生長促進納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例7

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鋅納米粒子和磷納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的生長促進納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例8

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開alti靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積tialn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持alti靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鈣納米粒子、磷納米粒子和鋅納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的生長促進納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

實施例9

提供人工關(guān)節(jié)；

通入純度為99.999％的氬氣(即高純氬氣)，在偏壓為800-1000v的條件下，清潔人工關(guān)節(jié)的表面；然后停止通入氬氣，通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，打開cral靶，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在清潔后人工關(guān)節(jié)的表面沉積alcrn合金形成厚度為3μm-6μm的pvd涂層；

接著，繼續(xù)通入純度為99.999％的氮氣(即高純氮氣)，在偏壓為80-100v的條件下，保持cral靶的開啟狀態(tài)，同時導入1nm-100nm的鈣納米粒子、磷納米粒子和鋅納米粒子，弧電流為120a-200a，采用pvd工藝在pvd涂層的表面沉積厚度為3μm-6μm的生長促進納米粒子改性的pvd涂層，從而形成復合涂層人工關(guān)節(jié)。

雖然pvd技術(shù)是一門已知的在現(xiàn)代物理、化學、材料學、電子學、力學等多學科基礎(chǔ)上建立起來的工程技術(shù)，即將金屬或非金屬靶材(所鍍膜材料)在真空環(huán)境下，經(jīng)過物理過程沉積在需要鍍膜工件表面的過程。但僅采用pvd技術(shù)在人工關(guān)節(jié)10的表面直接沉積涂層所得到的人工關(guān)節(jié)，其并不能很好地與體內(nèi)相連的關(guān)節(jié)組織結(jié)合，其中的金屬材料直接與體內(nèi)與之相連的關(guān)節(jié)接觸，影響關(guān)節(jié)的愈合。而在本發(fā)明實施例中，通過在人工關(guān)節(jié)的表面依次沉積pvd涂層和生長促進納米粒子改性的pvd涂層形成復合涂層人工關(guān)節(jié)，兩涂層不僅增強了人工關(guān)節(jié)的硬度及耐磨性，而且生長促進納米粒子改性的pvd涂層中的納米粒子具有良好的生物活性，有效地促進了與其相連的關(guān)節(jié)組織的生長。

本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)不限于實施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權(quán)利要求書所涵蓋。